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1、重点：掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧化的位置、转运、过程；脂肪酸从头合成途径的过程；乙醛酸循环的过程、位置与TCA循环的关系。,第八章 脂类与脂类代谢,目录,第一节 生物体内的脂类 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的生物合成,第一节 生物体内的脂类,按其化学组成和结构分为三大类,一、单 纯 脂 类,1.概念,由脂肪酸和 醇形成的酯。,2.种类,(2) 蜡：脂肪酸与一元醇形成的酯。,（1）脂酰甘油酯：脂肪酸和甘油形成的酯。其中三酰甘油即为脂肪，在生物体中含量丰富。,（一）脂肪酸,链长常见为10-26个碳原子，且均为偶数，一端有一个羧基。 国际命名原则：羰基碳为C1，其余的碳依次编号。
2、 通俗名：羰基后的第一个碳原子用希腊字母标为、等依次排下去。离羧基最远的碳原子定为。不饱和脂肪酸的双键有一到多个，位置一般自第9至10碳原子间始，两个双键往往以一个亚甲基（-CH2-）相隔。,根据链内是否含有双键又分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。 常见饱和脂肪酸有16烷酸（软脂酸或棕榈酸）和18烷酸（硬脂酸），不饱和脂肪酸主要是棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸。 简写法：先写碳原子数目，再写双键数目，中间以冒号分开，最后写出双键位置。如棕榈酸（16：0），棕榈油酸（16：19），油酸（ 18：19 ）；亚油酸（18：29，12）；亚麻酸（ 18：39 ，12，15）。,每个双键都存在顺式和反式
3、结构，天然油脂里的脂肪酸大部分为顺式结构，反式脂肪酸可以通过对植物油的氢化得到（如人造黄油）。摄食较多可能会增加患心脏病的风险。 不饱和脂肪酸熔点底，双键极易被强氧化剂氧化。 哺乳动物体内只能合成饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，不能合成亚油酸和亚麻酸，他们是动物的必需脂肪酸。,（二）脂酰甘油酯之三酰甘油 （脂肪/油脂）,脂酰甘油是脂肪酸和甘油形成的酯，根据结合的脂肪酸分子数目的不同，又分为单（脂）酰、二（脂）酰、三（脂）酰甘油三类。提供同量糖两倍以上的能量，非极性不亲水使其少付重量，具有储能和防止热量散失的功能。,甘油三酯中的脂肪酸不饱和的较多时，室温下是液态，被称为油；饱和脂肪酸含量较多时，室温
4、下为固态，称为脂。合称为油脂。,（三）蜡,天然蜡主要是含14至36个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含16至30个碳原子的一元醇所形成的酯。此外还含有一些游离的高级脂肪酸、高级一元醇及醛与酮。 蜡主要存在于毛发、皮肤、叶子、果实以及昆虫外骨骼等的表面。,二、复 合 脂 类,1.概念,2.种类,(1)磷脂,糖脂 硫脂,酯中除脂肪酸与醇外,分子内还含有其它成分，如磷酸、硫酸、糖等。,（一）磷脂,甘油磷脂,磷脂是分子中含有磷酸的复合脂。由其所含的醇的不同，又分为甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。 甘油磷脂的种类较多，其共同的结构特征:以磷脂酸为基础，其中磷酸再与氨基醇或肌醇结合。,磷脂酰胆碱(卵磷脂PC),磷脂酸P
5、A,磷脂酰乙醇胺 (脑磷脂PE),磷脂酰肌醇PI,磷脂酰丝氨酸PS,磷脂酰甘油PG,常见磷脂的种类,（二）几种糖脂和硫酯,2,3-双酰基-1-D-吡喃-D-甘油,6-亚硫酸-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯),2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油,三、非 皂 化 脂 类,1. 概念,皂化反应:仅限于油脂与氢氧化钠混合，得到高级脂肪酸的钠盐和甘油的反应。,不含脂肪酸的脂质,不能进行皂化作用，包括萜类和甾类化合物，又称类固醇。,2. 种类,（1）萜类化合物：异戊二烯残基头尾相连聚合而成的聚合物及其饱和度不同的含氧衍生物。如部分维生素、植物激素、细胞色素等。 （2
6、）甾醇类（固醇）：环戊烷多氢菲的羟基衍生物，如胆固醇、豆固醇、麦角固醇、胆汁酸等。,四、脂肪的消化和吸收,正常人每日从食物中摄取的脂类中，三酰甘油占到了90%左右。 人和动物从食物中摄入脂肪后，主要在小肠进行消化和吸收。胆汁中的胆汁盐将脂类乳化，增加脂肪酶的接触面积，脂类的吸收主要在小肠下段和盲肠。 脂肪酶水解脂肪成游离脂肪酸和甘油、单酰甘油、二酰甘油后从肠道进入小肠黏膜细胞，重新合成三酰甘油，再与固醇和载脂蛋白结合成乳糜微粒，通过淋巴进入血液。 在其他组织的毛细血管中，脂肪酶降解三酰甘油产生的甘油和脂肪酸被靶组织吸收。,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸的分解代谢,-氧化作用,-氧化作用,-
7、氧化作用,一、脂 肪 的 水 解,二、甘 油 的 转 化,脂肪的酶促水解,一、脂肪的酶促水解,脂肪酶主要存在于消化道、脂体、乙醛酸体中,甘 油 的 转 化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) 动物脂肪细胞缺乏甘油激酶，甘油需通过血液运至肝脏进行代谢,二、甘油的氧化分解与转化,糖异生,糖酵解,三羧酸循环,一）饱和脂肪酸的-氧化作用,三、脂肪酸的氧化分解,1.概念：脂酰CoA在酶的作用下，从脂肪酸羧基端的-碳原子上依次水解一个二碳单位，即乙酰CoA，和比原来少两个碳单位的脂肪酸，如此不断重复的脂肪酸氧化过程称作脂肪酸的-氧化作用。, 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果
8、，推导出了-氧化学说。实验证明：脂肪酸的氧化在肝脏中逐步进行，每次从羧基端断下一个二碳物（C2），即位碳原子首先氧化，故称为-氧化。,2.试验证据： Knoop实验,奇数碳原子脂肪酸,偶数碳原子脂肪酸,3. 脂肪酸的活化和转运,a、脂肪酸的活化,大于等于14碳的脂酰CoA通过线粒体内膜需要载体肉碱。,动物细胞酯酰CoA进入线粒体基质示意图,N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO-,肉碱,酯酰肉碱,O R-C-S-CoA,CoASH,-氧化,线粒体内膜,内侧,外侧,移位酶,肉碱酰基转移酶,肉碱酰基转移酶,（1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2-反烯脂酰C
9、oA，该脱氢反应的辅基为FAD。 （2）加水（水合反应） 2-反烯脂酰CoA在烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。,4. -氧化的主要生化反应,（3）氧化脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，在C3位脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。 （4）硫解 在硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,脱氢,水化,脱氢,硫解,5.-氧化过程中能量的释放及转换效率,净生成：131 2 = 129 ATP,例：软脂酸,7次-氧化,8 乙酰CoA,CH3(CH2)14COOH,
10、7 NADH,7 FADH2,12 ATP ,3 ATP ,2 ATP ,131 ATP,能量转换率 40,-氧化的要点：,脂肪酸的活化需消耗1个ATP的二个高能键，在细胞液中进行。 脂酰-CoA需经肉碱携带进入线粒体。 -氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。 脂肪酸-氧化在线粒体内进行，关键酶是脂酰CoA脱氢酶和- 羟脂酰CoA脱氢酶。-氧化反应不可逆。 乙酰-CoA可进入TCA，氧化生成CO2和水，如此重复。,不饱和脂肪酸在进行氧化作用前也需要活化和肉碱穿梭系统。单不饱和脂肪酸经几次-氧化后，在异构酶的作用下3位顺式双键转变为2位反式双键继续继续-氧化。多不饱和脂肪酸完全氧化除异构
11、酶外还需还原酶的作用。,二）不饱和脂肪酸的氧化,单不饱和脂肪酸的氧化,油酰基CoA（ 9 18：1）,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,CH3-CO-CoA,CH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoA,H,H,2-反烯酰CoA,3次-氧化,三次循环,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,再开始-氧化，产生一分子CoA，和少两个碳原子的脂酰CoA,3-顺烯酯酰CoA,羟脂酰CoA脱氢酶 -酮脂酰硫解酶,CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA,H,H,不能被烯酯酰CoA水合酶作用,多不饱和脂肪酸的氧化,丙酰COA,琥珀酰COA,D-甲基丙二
12、酸单酰COA,变位酶,差向异构酶,丙酰COA羧化酶,L-甲基丙二酸单酰COA,三）奇数碳原子脂肪酸的氧化,TCA循环,四）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化作用。 -氧化作用对于生物体内奇数碳原子脂肪酸及其衍生物的形成，对含甲基的支链脂肪酸以及过长的脂肪酸氧化降解起十分重要的作用。 人类缺乏该系统将导致外周神经炎类型的运动失调及视网膜炎等症状。,五）脂肪酸的氧化作用,脂肪酸在混合功能氧化酶等酶催化下，其-碳（末端甲基碳）原子发生氧化，生成-羟脂酸，继而氧化成，-二羧酸的反应过程称为脂肪酸的-氧化作用。 关键酶
13、存在于脊椎动物的肝脏和肾脏内质网中，偏爱的底物是10或12碳的脂肪酸分子。,产物进入线粒体后可从两端进行-氧化，加速了脂肪酸降解速度。,在-碳引入一个羟基,，-二羧酸,动物体内十二碳以下的脂肪酸往往通过-氧化途径进行降解； 植物体中也有发现，由其是一些需氧微生物能迅速降解烃及脂肪酸成水溶性产物，其降解的起始反应就是-氧化，对清除海洋石油污染具有重大意义。,四、乙醛酸循环,（在乙醛酸循环体中完成） 概念：在植物、某些无脊椎动物和以乙酸作唯一碳源和能源的微生物中，乙醛酸循环中乙酰-CoA转变为柠檬酸循环中间物琥珀酸，从而进一步转变为草酰乙酸进入糖异生途径。是一条四碳单位的合成途径。,CoASH,柠
14、檬酸合成酶,顺乌头酸酶,1.乙醛酸循环反应历程,NAD +,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,异柠檬酸裂解酶,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合酶,苹果酸脱氢酶,糖异生,草酰乙酸,乙醛酸循环途径,草酰乙酸,顺乌头酸酶,柠檬酸,柠檬酸合酶,乙酰CoA,乙醛酸,琥珀酸,异柠檬酸裂解酶,异柠檬酸,苹果酸,乙酰CoA,苹果酸合酶,乙醛酸循环,苹果酸脱氢酶,糖异生,乙醛酸体,总反应式：2乙酰CoANAD+2H2O琥珀酸2CoANADHH+,苹果酸,草酰乙酸,延胡索酸,2.乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,2乙酰CoANAD+2H2O 琥珀酸+ 2CoASH + NADH +
15、 H+,草酰乙酸,糖异生,3. 乙醛酸循环的意义,微生物中通过乙醛酸循环将乙酸转变成琥珀酸，进入糖异生途径生成葡萄糖，为它们的生长提供碳源和能源。 植物尤其在油料种子萌发过程中，种子中的脂肪酸分解产生大量的乙酰CoA，乙醛酸循环转变他们为四碳化合物和葡萄糖，运送到根、茎中，供生长需要。,4. 乙醛酸循环和三羧酸循环的区别,乙醛酸循环在乙醛酸体中进行，是与脂肪转化为糖密切相关的反应过程。而三羧酸循环是在线粒体中完成的，是与糖的彻底氧化脱羧密切相关的反应过程。,五、酮体,脂肪酸-氧化产生的乙酰CoA的令一个去路：生成丙酮、-羟丁酸、乙酰乙酸 前体：乙酰CoA ，丙酮酸通过呼吸排出体外 肝中生成；肝
16、外组织分解 分解产物：乙酰CoA,3.脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物和微生物,第三节 脂肪的生物合成,3.1、甘油的生物合成,3.2、脂肪酸的生物合成,3.3、三酰甘油的生物合成,3.1 甘油的生物合成,糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮在胞质内的3-磷酸甘油脱氢酶催化下还原为3-磷酸甘油，继续在磷酸酶的作用下生成甘油。,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,脱氢酶,醛缩酶,磷酸酯酶,3.2 脂肪酸的生物合成,1、饱和脂肪酸的从头合成,2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,3、不饱和脂肪酸的合成,3.2.1 饱和脂肪酸的从头合成,1. 乙酰
